SU1001410A1 - Устройство дл регулировани скорости асинхронного электродвигател - Google Patents

Description

1..

Изобретение относитс  к электротех нике и можег быть использовано в элек-. тро.привоцах общепромышленных механизмов .

Известно устройство цл  регулировани  скорости асинхронного элекгроцвигатёл , содержащее тиристорные коммутаторы в цепи обмотки статора и в цепи ротора электродвигател , блок импульсно-фазо- вого управлени , подключенный выходами к тиристорным коммутаторам, датчик скорости электродвигател , соединенный с входом блока импульсно-фазового управлени  11 Недостатком данного устройства  вл етс  сложность системы управлени  цл  двух тиристорных коммутаторов, котора  содержит раздельные каналы формировани  управл ющих импульсов.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  регулировани  скорости асинхронного электроцвигатоп , содержащее резисторы, соединенные звездой и подключенные к обмотке ротора

электродвигател , тиристорный коммутатор, подключенный параллельно резисторам, три блока импульсно-фазового управлени , выполненные из последовательно соединенных блока синхронизации, генератора пилообразного напр жени , нуль органа и формировател  импульсов, соединенного выходом с управл ющим входом тиристорного коммутатора, параллельно которому подключен вход блока синхрони10 зации, сумматор, один вход которого соединен с первым выходом блока задани , другой вход соединен с датчиком скорости электродвигател , а выход - с входом регул тора скорости 2j .

15

Недостатком известного устройства  вл етс  то, что регулирование скорости электродвигател  осуществл етс  в области большого скольжени , а в области малых скольжений из-за низкой частоты

20 напр жени  в обмотке ротора блок импульсно-фазового управлени  работает неустойчиво. При выходе из стро  элементов блока импульсно-фазового управлени  310 устройствостановитс  неработоспособным , так как тер ет управл емость тиристорнмй коммутатор. Известное устройст  ри использозании регул тора скорости в замкнутой системе регулировани  с запазцыванием отрабатьшает возмущающие и задающие воздействи , что снижает точность поцдержани  заданной скорости и соответственно диапазон регулировани . Цель изобретени  - расширение диапазона регулировани  скорости электродвигател  и повьпиение надежности работы устройства. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  регулировани  скорооти асинхронного электродвигател  введе ны датчик тока электродвигател , регул тор тока и релейный блок, ВЬЕХОЦ которого соединен с управл ющим входом тирис . торного коммутатора, а его вход соединен с другим входом нуль-органа блоков импульсно-фазового управлени  и с выходом регул тора тока, один вход которого соединен с датчиком тока электродвигател , второй вход соединен с выходом регул тора скорости, а третий вход с другим выходом блока задани . Устройство также содержит усилитель вход которого соединен с датчиком скорости асинхронного электродвигател , а вых.од соединен с другим входом генератора пилообразного напр жени  блоков импульсно-фазового управлени . Кроме того, устройство содержит пороговый элемент, вход которого соединен с датчиком скорости электродвигател , а выход соединен с другим входом релейного блока. На фиг. 1 показана блок-схема предла гаемого устройства,- на фиг. 2 - схема релейного блока; на фиг. 3 - схема вклю чени  усилител , , на фиг. 4 - схема порогового элемента. Устройство содернсиг блок 1 задани , один выход которого соединен с входом сумматора 2, подключенного выходом к . входу регул тора 3 скорости, а другим входом к датчику 4 скорости электродвигател , регул тор 5 тока одним входо соединен с датчиком 6 тока электродвигател , вторым входом соединен с выходом регул тора 3 скорости, а третьим входом - с другим выходом блока 1 за дани , релейный блок 7, вход которого соединен с выходом регул то.ра 5 тока, три блока а импульсно -фазового управле ни , состо щие из последователъно соединенных блока 9 синхронизации, генератора 10 пилообразногю напр жени , нуль104 12 импульоргана 11 и формировател  сов, резисторы 13 в цепи обмотки ротора электродвигател , параллельно которым подключен тиристорный коммутатор 14 и вход блока 9 синхронизации блока 8 им- , пульсно-фазового управлени , управл ющий вход тиристорного коммутатора 14 соединен с выходом формировател  12 импульсов и с выходом релейного блока 7, выход регул тора 5 тока соединен с другим входом нулъ органа 11 блоков 8 импульсно-фазового управлени . Обмотка статора электродвигател  15 подключены к источнику переменного тока. Релейный блок 7 содержит два операционных усилител  16 и 17, охваченные положительной обратной св зью, инвертирующие входы которьк соединены с выходом регул тора 5 тока, а неинвертирующие входы подключены к регулируемым источникам опорного напр жени . Выходы операционных усилителей 16 и 17 через диоды соединены с базами соответствующих транзисторов. 18 и 19, работающих в ключевом режиме. В коллекторные цепи транзисторов 18 и 19 включены катушки реле 20 и 21, контакты которых включены в цепи управлени  тиристорным коммутатором 14. С выходом датчика 4 скорости электродвигател  соединен вход усилител  22, выход которого соединен с другим входом генератора 10 пилообразного напр жени  блоков 8 импулЬсно-фазово- го управлени , а также выход датчика 4 скорости электродвигател  соединен через пороговый элемент 23 с другим входом релейного блока 7. Устройство работает следующим образом . На входы сумматора 2 подаютс  напр жени  с первого выхода блока 1 задани  и с датчика 4 скорости электродвигател , которые пропорциональны, соответственно , задаваемой и действительной скорости электродвигател  15. Сигнал ошибки с выхода сумматора 2 поступает на вход регул тора 3 скорости, выходной сигнал которого, завис щий от точности воспроизведени  заданного закона скорости, подаетс  на вход регул тора 5 тока. На другие входы регул тора 5 тока подаютс  соответственно сигналы с выхода датчика 6 тока электродвигател  и другого выхода блока 1 задани , который пропорционален динамической составл ющей тока (требуемому ускорению) асинхронного электродвигател  15. Управл ющее воздействие с выхода регул тора 510 5тока поцаетс  на управл ющие вхоаы всех блоков 8 импульсно-фазового управ лени  (вхоаы нуль-органов 11). На вхоц нуль-органа 11 подаетс  напр жение с выхоца генератора 10 пилообразного напр жени , который запускаетс  блоком 9 синхронизации при перехоце полуволны соответствующего фазного напр жени  через нуль. Когда напр жение пилообразной формы на одном входе нуль-органа 11 станет равным напр жению управлени  на его входе, то формирователь 12 вырабатывает управл юший импульс , который поступает в управл ющую цепь тиристорного коммутатора 14. Открыва сь , коммутатор 14 шунтирует параллельно включенный ему резистор 13 в соответствующей фазе роторной цепи в каждый полупериод фазного напр жени  При этом измен етс  результирующий то в цепи обмотки ротора электродвигател  15, обеспечива  задаваемые блоком 1 законы изменени  скорости и ускорени . В процессе регулировани  скорости электродвигател  15 регул тор 5 тока совместно с датчиком 6 тока обеспечивают быструю отработку возмущающих и задающих воздействий. При действии возмущающих воздействий измен етс  прежде всего то;с электродвигател  и, следовательно, сигнал на выходе датчика 6тока и входе регул тора 5 тока. На выходе регул тора 5 тока формируетс  управл ющий сигнал, который через блок 8 импульсно-фазового управлени  воздей ствует на тиристорный коммутатор 14, измен ющий величину тока ротора электро двигател  15 до прежнего уровн . Устройство регулировани  скорости электродвигател  построено., по двухканальному принципу, в котором на входы регул тора 5 тока подаютс  сигналы, как с регул тора 3 скорости, так и непосредственно с другого выхода блока 1 задани , алгебраическа  сумма которы  вл етс  задающим воздействием регул тора тока. Задающее воздействие по ускорению (динамической составл ющей тока), которое подаетс  на третий вход . регул тора 5 тока, повьпиает быстродействие устройства и точность регулировани  скорости. Так, например, при разгоне электродвигател  15 с линейным законом изменени  скорости в начальный момент времени уровень сигнала задани  скорости на первом выходе блока 1 небольшой. Из-чза конечного значени  чувствительности реальных элементов устройства (сумматора 2, регул тора 10 3 скорости) задающее воздействие на выходе регул тора 3 скорости по витс  с некоторым запаздыванием во времени относительно сигнала на первом выходе блока задани , что неблагопри тно сказываетс  на быстродействии и точности регулировани  скорости. Однако сигнал на втором выходе блока 1 задани  и, следовательно, на третьем входе регул тора 5 тока  вл етс  посто нным по величине и равен производной по времени от сигнала на его первом выхопе. Регул тор 5 тока раньше включитс  в работу , обеспечива  требуемый закон - изме- нени  скорости электродвигател  15. С выхода регул тора 5 тока управл ющий сигнал поступает также на вход релейного блока 7, имеющего зону нечувствительности (инвертирующие входы операциош1ых усилителей 16 и 17, работающих в релейном режиме). Если абсолютна  величина сигнала на входе релеЛного блока 7 меньще его порога срабатывани , т.е. меньше опорных напр жений, подаваемых на неинвертирующие входы усилител  16 и 17, то напр жение на их выходах будут соответственно отрицатель ной и положительной пол рностей. Поэтому тр зисторы 18 и 19 заперты, а электромагнитные реле 2О и 21 обесточены . При этом регулирование скорости электродвигател  15 осуществл етс  тиристорным коммутатором 14 с фазовым управлением. Если входной сигнал релейного блока 7 больше его порога срабатывани  и положительной пол рности, что соответст вует превышению сигнала задани  по току на входе регул тора 5 тока над деист вительным значением сигнала с выхода датчика 6, то на выходе операционного усилител  17 по вл етс  напр жение отрицательной пол рности. Транзистор 19 отпираетс  и реле 21 срабатывает. При применении в качестве коммутатора 14 двух встречно-параллельно соединенных тиристоров их управл ющие электроды контактными группами реле 21 отключаютс  от выхода формировател  12 импульсов и соедин ютс  межцу собой. При этом тиристоры открываютс  поочередно в каждую полуволну фазного напр жени  при переходе его через нуль, чем обеспечиваетс  посто нное шунтирование резистора 13 в каждой фазе ротора электродвигател  15. Ток в цепи обмотки ротора, ускорение и скорость электродвигател  возрастает, что приводит к увели- чению сигналов на выхоцах цатчиков 4 и 6 скорости и тока. Управл ющий сигнал на выходе регул тора 5 тока уменьшаеМ с  и, если он становитс  меньше порога срабатывани  релейного блока 7, то электромагнитное реле 21 о сточиваетс  и устройство автоматически переводитс  в режим фазового управлени  тиристорными коммутаторами 14. Если входной сигнал релейного блока 7 болыие его порога срабатывани  и огрицательной пол рности, что соответствует превышению сигнала с выхода датчика 6 тока над сигналом задани  по току, то на выходе операционного усилител  16 по вл етс  напр жение положительной; пол рности. Транзистор 18 отпираетс  и реле 2О срабатывает. Его контактные группы отключают управл ющие электрЬцы всех тиристоров коммутатора 14 от выкода формирователей 12 импульсов. Тирис- 20 ти

торный коммутатор 14 закрыт и не шунтирует резисторы 13, что приводит к уменьшению тока ротюра и замедлению электродвигател  15. Сигналы на выходах датчиков .4 и 6 скорости и тока yMeHb-. шаютс . Управл юший сигнал на выходе регул тора 5 тока уменьшаетс  по абсолютной величине и, когда он становитс  , меньше порога срабатывани  релейного блока 7, устройство переводитс  в режим фазового управлени  тиристорным коммутатором 14. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает два режима регулировакга  скорости электродвигател  15. В первом режиме, когда управл ющее воздействие на выходе регул тора 5 тока меньше порога срабатывани  релейного блока 7, устройство осуществл ет регулирование скорости путем фазового управлени  тиристорами коммутатора 14. Во втором режиме, когда абсолютна  величина управл ющего воздействи  на выходе регул тора 5 тока превышает порог срабатывани  релейного блока 7, устройство обеспечивает релейное регулирование скорости электродвигател  15 при периоди. ческом шунтировании резисторов 13 в цеп х обмотки ротора. В этот режим предлагаемое устройство автоматически переводитс  при действии значительных по величине возмущающих и задающих воздействий дл  быстрой их отработки. Поскольку этот режим работы осуществл етс  без использовани  блоков 8 импульс но-фазово1-чз управлени , то устройство выполн ет свои функции и при их неисправности или нарушении синхронизации в области номинальной скорости. 10р

Claims (2)

1. коэффициента передачи усилител  22, амплитуда пилообразного напр жени  не мен етс  при изменении времени развертки . Если напр жение на выходе датчика 10 в режиме фазового управлени  точность регулировани  снижаетс  в св зи с изменением амплитуды и частоты ЭДС обмотки ротора. Генератор 10 пилообразного напр жени  запускаетс  блоком 9 син- хрюнизации при переходе полуволны фазного напр жени  через нуль, частота которого уменьшаетс  при увеличении скоро сти электродвигател  15. Дл  обеспечени  посто нной амплитуды напр жени  развертки на другой вход генератора Ю пилообразного напр жени  через усилитель 22 (фиг. З) подаетс  напр жение, пропорциональное скорости электродвигател , с пол рностью, противоположной пол рности опорного напр жени  генератора 1О. Суммарное напр жение, подаваемое на вход генератора 1О пилообразного напр жени , уменьшаетс  с увеличением скороедвигател  и; при определенном выборе 4 скорости меньше напр жени  срабать вани  порогового элемента 23,то управл ющий сигнал с выхода регул тора 5 тока не поступает на инвертирующий вход операционного усилител  17 и электромаг нитное реле 21 обесточено. Этим предотвращаетс  возможность полного щунти- ровани  коммутаторами 14 резистора 13 в начальный период пуска электродвигател  15 (при малых скорост х) и, следовательно , обеспечиваетс  ограничение пусковых токов через управл емые вентили коммутатора 14. Таким образом, предлагаемое устройст во обеспечивает широкий диапазон регулиров ни  скорости электродвигател , так как устойчива  работа электродвигател  возможна в области малых скольжений при релейном режиме работы тиристорного коммутатора. Переход в релейный режим работы осуществл етс  также при неисправности блока импульсно-фазового управлени , чем повышаетс  надежность работы устройства. Формула изобретени  1. Устройство дл  регулировани  скорости асинхронного электродвигател , содержащее резисторы, соединенные . Звездой и подключенные к обмотке ротора, электродвигател , тиристорный коммутатор, подключенный параллельно резисторам, три блока импульсно-фазово91О го управлени , выполненные из послецова тельно соединенных блока синхронизации, генератора пилообразного напр жени , нуль -органа и формировател  импульсов, соединенного выходом с управл ющим входом тиристорного коммутатора, параллельно которому подключен вход блока синхронизации, сумматор, один вход которого соединен с первым выходом блока задани , другой вход соединен с датчиком скорости электродвигател , а выход - с входом регул тора скорости, отлича ющеес  тем, что, с целью расширени  диапазона регулировани  скорости и повыщени  надежности работы, в него введены датчик тока электродвигател , регул тор тока и релейный блок, выход которого соединен с управл ющим входом тиристорного коммутатора, а его вход соединен с другим входом нуль-органа блоков импульсно-фазового управлени  и с выходом регул тора тока, один вход которого соединен с датчиком тока 1010 электродвигател , второй вход соединен с выходом регул тора скорости, а третий - с другим выходом блока задани . 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что в него введен усилитель , вход которого соединен с датчиком скорости электродвигател , а выход соединен с другим входом генератора пилообразного напр жени  блоков импульснофазового управлени . 3.Устройство по п. 1, о т л и ч а - , ю щ е е с   тем, что в него ввецен пороговый элемент, вход которого соединен с датчиком скорости электродвигател , а вьосоц соединен с другим входом релейного блока. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Электричество. 1974, № 12, с. 42-45.
2. 2.Авторское свидетельство CXXiP N9 758453, кл. Н 02 Р 5/28, 1977.

   (риг. i Tl